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华北地台寒武纪特异埋藏化石群奇虾类研究新进展

线纹心虾Cordaticaris striatus艺术复原图(绘画Joschua Knüppe)

线纹心虾Cordaticaris striatus艺术复原图(绘画Joschua Knüppe

线纹心虾Cordaticaris striatus头壳、口器标本和赫德虾类的时空分布图

线纹心虾Cordaticaris striatus头壳、口器标本和赫德虾类的时空分布图

来自华北寒武纪中期馒头组顶部的寒武耙虾Cambroraster标本和复原模型背视和腹视效果

来自华北寒武纪中期馒头组顶部的寒武耙虾Cambroraster标本和复原模型背视和腹视效果

(神秘的地球uux.cn报道)据中国科学院南京地质古生物研究所:奇虾类是寒武纪(5.41-4.85亿年前)最引人注目的动物类群之一,这类原始节肢动物体型巨大,身体构型独特,具有良好的视力和高超的捕食能力。作为显生宙海洋生态系统中最早出现的顶级捕食者,奇虾在“寒武纪大爆发”的相关研究中一直占据着重要地位。

传统意义上的奇虾类(anomalocaridids)以奇虾属(Anomalocaris)为代表,而赫德虾类(hurdiids)则是近年来识别出的另一大奇虾类群。由三个大板片组成的头壳复合体是赫德虾类的典型标志,并且,具有刀片状内叶的前附肢和四辐对称的口器也是这一类群的重要识别特征。

自2009年布尔吉斯页岩中的赫德虾(Hurdia)被识别为奇虾类的一份子以来,许多新的赫德虾类化石被陆续发现,也有许多曾被归为双瓣壳节肢动物的化石标本被重新解释为赫德虾类的头部板片。到目前为止,赫德虾类已包含九个属,均产出于全球寒武纪早期至泥盆纪早期的18个特异埋藏化石群。因此,赫德虾类在寒武纪生态系统中的重要地位逐渐得以显露,且这类在沉积物或水体中利用特化的前附肢兜取食物、甚至滤食的奇虾,也大大拓展了我们对奇虾分类和生态多样性的认识。

不过,对于赫德虾类演化的深入认识仍受到一些客观条件的制约。寒武纪中期是赫德虾类形态和生态演化的关键时期,因此了解这一时期不同地理区域之间赫德虾类的多样性非常重要。但由于赫德虾类非矿化的身体仅能在特异埋藏化石库中保存,而寒武纪中期全球特异埋藏化石群主要集中分布在劳伦大陆(Laurentia,今北美大陆的主体),使得我们对于这一时期其他地理区域的赫德虾类了解甚少。

近期,中国科学院南京地质古生物研究所朱茂炎团队孙智新硕士研究生和曾晗博士在赵方臣研究员的带领下,在华北地台寒武纪特异埋藏化石群的研究上取得了系列新进展,报道了寒武纪中期赫德虾类两属两种,分别是线纹心虾Cordaticaris striatus和镰状寒武耙虾相似种Cambroraster cf. falcatus;其中线纹心虾是一全新物种。这些进展代表了赫德虾类在华北地台的首次发现,也揭示了赫德虾类在寒武纪中期具有丰富的形态多样性和广泛的地理分布。相关成果已分别发表在《三古》(Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology)和《古生物学杂志》(Journal of Paleontology)期刊上。

其中,新属新种线纹心虾Cordaticaris striatus产自于山东临沂寒武系张夏组盘车沟段下部。这是一套局限分布于山东中部的以页岩为主的岩石地层单位,代表了寒武纪鼓山期的开阔陆棚沉积环境,是寻找布尔吉斯页岩型特异埋藏化石库最具潜力的层位。线纹心虾化石保存完好,几乎所有身体部分均被发现,其以具有线状装饰的心形(黑桃形)头壳中板(central element)、具有瘤点的口器、以及具有9个刀片状内叶(endites)的前附肢为典型特征。这些完整的化石信息扩充了赫德虾类的形态多样性,为寒武纪中期赫德虾类的演化提供了来自劳伦古陆之外的重要信息,佐证了寒武纪中期的赫德虾类具有广泛的形态和生态分异,同时也极大扩展了赫德虾类的生物地理分布。精美的标本也展示了华北地台特异埋藏化石库的保存能力。

寒武耙虾相似种Cambroraster cf. falcatus产自山东潍坊地区寒武系馒头组上页岩段地层中。该物种是2019年刚刚在著名的布尔吉斯页岩被系统描述的赫德虾类,以横宽的马蹄形头壳中板和具有耙状内叶的前附肢为特征。山东标本的形态特征和时代与布尔吉斯页岩寒武耙虾的模式种镰状寒武耙虾C. falcatus几乎相同,证明此属具有较强的地理扩散能力。同时,该团队近期在山东的寒武耙虾产出层位也发现了此前只有北美特有的西德尼虫Sidneyia cf. inexpectans(Sun et al., 2020, Geological Magazine),为这一时期生物古地理研究提供了重要素材。

本研究得到了中国科学院战略性先导科技专项(B类)、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金和现代古生物学和地层学国家重点实验室项目共同资助。

论文信息:

Sun, Z.X., Zeng, H., Zhao, F.C.*, 2020. A new middle Cambrian radiodont from North China: implications for morphological disparity and spatial distribution of hurdiids. Palaeogeography. Palaeoclimatology, Palaeoecology 558:109947. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2020.109947.

Sun, Z.X., Zeng, H., Zhao, F.C.*, 2020. Occurrence of the hurdiid radiodont Cambroraster in the middle Cambrian (Wuliuan) Mantou Formation of North China. Journal of Paleontology, https://doi.org/10.1017/jpa.2020.21.

相关报道:科学家发现5亿年前奇怪“虾子”

(神秘的地球uux.cn报道)据新华社南京9月1日电(记者 王珏玢):记者1日从中国科学院南京地质古生物研究所获悉,该所研究人员最近在山东临沂发现一种约5亿年前的原始节肢动物:线纹心虾。这种线纹心虾,是寒武纪明星动物奇虾的一种,它们长着爱心形的头部,在远古海洋中捕食。

在寒武纪的海洋中,奇虾是最凶猛的捕食者。它们体型巨大、造型奇特,有能够快速捕猎的前肢和长长的尾巴。最大的奇虾个体可以长到2米以上,而当时其他动物大多只有几毫米到几厘米。加上拥有坚硬的外壳,这些“巨无霸”动物几乎成了海中之王。不过,虽然名字、长相和虾子类似,奇虾和现代虾类并无亲缘关系。它们是一大类已经灭绝的原始节肢动物。

此次,研究团队在我国山东发现的线纹心虾,是一种相对“迷你”的奇虾。它体长约30厘米,身体前部被一个巨大的心形头壳覆盖,头壳长度几乎占身长的一半。头壳后部的凹口中,伸出一对大眼睛。头壳之下,是一个由四个大牙和许多小齿构成的环形嘴巴,和一对位于嘴前的特殊爪子。这对爪子上具有刀片状的叶片,叶片上还有密集的长刺。这种复杂的爪子结构,可能用于抖筛沉积物或海水,以便捕食。

“相比其他1米以上的大奇虾,线纹心虾好像是个‘小可爱’:小爪子、小嘴巴,还长了个‘爱心头’。奇虾是‘寒武纪生命大爆发’最具代表性的明星动物之一,此次在山东被发现,预示着我国还存在更多寒武纪化石,以供人们探索生命起源的奥秘。”领导此项研究的中科院南古所研究员赵方臣说。

相关成果已于近日发表在国际地质学期刊《三古》上。




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